1、铝合金车轮低压铸造工艺 马棚网 目 录 铝合金车轮低压铸造工艺 1 低压铸造工艺 1.1 低压铸造原理 1.2 低铸汽车铝合金轮的工艺特点 1.3 汽车铝轮低压铸造工艺设计 1.4 汽车铝轮低压铸造模具设计 1.5 铝轮低压铸造工艺过程 1. 模具检查 2. 模具喷砂 3. 模具的准备 4. 模具涂料 5. 涂料性能和配比 6. 涂料的选择 7. 模具的预热和喷涂 1.6 开机前的准备工作 1. 保温炉的准备 2. 陶瓷升液管的准备 3. 设备和工艺工装的准备 1.7 铝 车轮低压铸造液面加压规范 1. 加压规范的几种类型 2. 铝车轮低压铸造加压规范的设定 3. 设计铝轮低铸加压曲线的步骤
2、 4. 铝轮低铸工艺曲线实例 1.8 铸件缺陷分析，原因及解决办法 1. 疏松（缩松）的形成与防止 2. 缩孔的形成与防止 3. 气孔的形成与防止 4. 针孔的形成与防止 5. 轮毂的变形原因及防止 6. 漏气的产生原因及防止 7. 冷隔（冷接，对接），欠铸（浇不足，轮廓不清）的形成与防止 8. 凹（缩凹，缩陷）的形成与防止 铝合金车轮低压铸造工艺 铝合金车轮制造技术是多种多样的，而铝车轮 的铸造工艺，目前主要有两种：一种 是金属型重力铸造，一种是低压铸造。我们主要是做汽车铝合金车轮，制造工艺采用的 是低压铸造。我们教材面向的对象主要是我们公司的员工，所以对工艺技术的介绍是有 针对性的，介绍的
3、方法也是不一样的。 1 低压铸造工艺 1.1 低压铸造原理 低压铸造是将铸型放在一个密闭的炉子上面，型腔的下面用一个管 (叫升液管 )和炉 膛里的金属液相通。如果在炉膛中金属液面上加入带压力的空气，金属液会从升液管中 流入型腔。待金属液凝固以后，将炉膛中的压缩空气释放，未凝固的金属从升液管中流 回到炉中。控制流入炉膛空气的压力、速度 ,就可以控制金属流入型腔中的速度和压力，并能让金属在压力下结晶凝固，压力一般不超过 1 ?/?。这种工艺特点是铸件在压力 下结晶，组织致密，机械性能好；低压另一个特点就是用一个升液管将铸型直接和炉膛 连通，在压力的作用下，直接浇注铸型，不用冒口，浇口也很小。所以金
4、属的利用率高。 1.2 低铸汽车铝合金轮的工艺特点 汽车铝合金车轮的结构特征：汽车铝合金车轮有大有小，有正偏距，有负偏距，有 二片式，有三片式，都是圆形铸件，轮缘是均匀壁厚，面积比较大，轮辐比较厚，轮辐和轮缘交接 处热节都比较大。而铝轮毂的浇注系统只有一个小浇口，没有冒口。轮辐多 半作为横浇道，但是轮辐的位置是由轮毂的结构所决定的，不是由铸造工艺的设计者来决定的。因此偏距小，或负偏距车轮，会让铸造工艺设计者很头痛。然而轮毂的正面为 装饰面，一般要求较高，要求精加工、车亮面、抛光、电镀，而低压铸造正好可以把轮毂的正面放在下模，放在浇口的旁边，在压力下结晶，得到致密的组织。使得低压铸造 轮毂正面加
5、工以后，表面质量，表面光洁度都比较好。 1.3 汽车铝轮低压铸造工艺设计 工艺设计之前，轮毂设计之初，需考虑与轮毂相关的几个基 本内容。首先要正确的 计算结构强度，这是影响到它生产出来以后安全使用的问题，另一个重要问题是否方便于铸造工艺，是否有利于机加，抛光和电镀，是否有利于减少废品降低成本，提高铸件整体质量，设计一款美观的车轮是不能不考虑它的铸造、加工工艺性的。 1.4 汽车铝轮低压铸造模具设计 模具设计之前工艺方案是重大的原则问题，方案错了，整个模具设计将全功尽废， 如果设计不当，不从铸造工艺角度上去考虑，会极大地影响铸造厂去生产出完美的致密的铸件来。所以在确定模具的设计方案之前，要请专家
6、和现场工作者进行评审。根据产 品结构的特 点（要注意完全符合顺序凝固条件的产品结构是很少的）评审出一个能创造顺序凝固条件的模具设计方案。模具设计者要深黯与 FS:PAGE之相关的铸造设备和铸造工艺，设计者要多到现场去请现场的工作者指导。动手设计时要对以下方面进行考虑： 1. 在轮毂的零件图上画出轮毂各部份的加工余量； 2. 在上下模和型芯各个部位，需要考虑适当的拔模斜度； 3. 为了考虑铸件的顺序凝固，对铸件壁厚要通过 “补贴 “调整圆角，减小热节等措 施来尽量符合 “壁厚梯度 “原则，还要在铸件补缩的距离上给予适当的壁厚考虑，在必要的地方要考虑风冷或水 冷，总之整个模具从轮缘到浇口要创造一个
7、顺序凝固的温度 场。 4. 铸型的排气，特别在大平面或死角部分； 5. 在铸件的凸台部份考虑是否用铜块，增加冷却速度； 6. 工艺设计时，还须考虑机加时工件的装夹和定位点； 有关模具设计的问题在另一节再详细介绍。 1.5 铝轮低压铸造工艺过程 低铸工艺的第一步是模具准备工作 ,内容包括模具的检查、喷砂、喷涂料、预热、模 具的上下机等。 1. 模具检查 下达模具的生产编号以后，要检查模具的组装配合尺寸，特别是工厂有几千套模具，很多共用模架，特别容易张冠李戴。还须检查产品编号 、模具编号、侧模、模芯的偏距，刻字等是否和图纸、参数表、生产计划一致。 2. 模具喷砂 喷砂前，将模具的顶杆复位，模具应无
8、油污脏物（如果有油污，应先进炉烘烤，烘 烤温度 400?500 ，时间 3 小时），砂子采用 60金钢砂，风压大于 0.5MPa。喷砂后， 表面要求无残余涂料、油污、脏物，用压缩空气吹干净模具上的金钢砂。如图 1 所示。 3. 模具的准备 模具准备是确保产品表面质量的极其重要的手段，国外同类厂常常委派相当经验的 人员来完成该工序的操作，模具准备不充分，不仅给后工序带来极大麻烦，且直接给 产品表面质量带来无法弥补的后果。 图 1 喷砂 图 2 涂料的配比 模具的准备有两种情况，一是新模具，另一种是从机台上拆下来的模具。搬移模具时须垫上橡胶板或木板，防止损伤模具，特别是要求对型腔面严禁磕，碰伤，要
9、轻拿轻放。维修和装配模具时，不得用铁锤，或其它硬物直接敲打模具，敲打时必须用铜棒。 模具的分型面和各个配合面上的粘铝，要用铲子铲干净，不得残留有粘铝，在清理过程中，要精心操作，不得铲伤型腔面，分型面，配合面。模具的型腔面有腐蚀，损伤的须 用相应的焊条补焊后，修复成原样，并打磨光滑。对型腔面有 “铝蚀 “的小凹坑，必 须用砂纸打磨，不留痕迹。装配模具时，检查冷却系统各路（水、风）管（通水、通风）状况良好，不得有漏风，漏水堵塞现象。对冷却管内因污垢而缩小通道的现象，一定要除垢处理后方可使用， 以免影响冷却效果。装配下模时，铁浇口套须装到位，各连接固定螺栓拧紧，陶瓷浇口必须安装正，并卡紧，装到位，接
10、口处须用高温水泥或用氧化锌粉抹光滑，不得有松动现象。铁浇口套必须完好，无腐蚀、粘铝、变形等现象。 4. 模具涂料 在有色金属铸造行业里，使用金属型的地方，在它的型腔里，分型面都要使用涂料。 就我们铝轮毂低压铸造的铸型而言，涂料有如 下作用： (1). 防止铝合金对型腔的腐蚀，增加铸型的寿命，起着保护模具的作用； (2). 防止铝合金粘结在型腔或分型面上，使生产能连续快速进行； (3). 调节顺序凝固的温度场，创造无缩松的铸件； (4). 涂料使型腔里有一层隔热的保护组织，使金属液易于平稳地流入广大型腔，增 加金属液的流动性，增加金属液的填充性能； (5). 金属液往型腔里填充时，涂料能包容一些
11、型腔和金属中析出的一些气体，减少气孔； (6). 减薄局部热节处的涂料或采用快冷涂料，可以减少或消除局部的热节处的缩 松； (7). 保温涂料可 延缓浇口的冷却速度，涂料是当前唯一可用的法宝； (8). 涂料有利于脱模，特别是石墨涂料 DYCOTE 11#涂料，可以减少飞边的产生和 粘铝。 5. 涂料 FS:PAGE性能和配比 我们使用的涂料基本上是深圳派瑞克有限公司研制的 DY08（ 39#）， DY05（ 34#）。 涂料都是水基耐磨性涂料，是以隔热性的无机晶质材料及粘结剂为主要成份，经特殊工 艺制成的糊状，经调配喷涂以后在模具表面形成一层保护组织， DY08（ 39#）由于颗粒特别细及耐
12、热性能良好，有较强的粘附性，常用其为打底涂料。 DY05（ 34#）是 一种含 有高效保温材料的涂料，通过调整喷涂不同的厚度，可使模具形成合理的金属结晶的温度场，有利于金属的顺序凝固，此涂料常作为铸型的面料。 上述两种涂料是两种功能互补的涂料，两者配合使用才能发挥最佳的效果。 6. 涂料的选择 涂料的选择应考虑如下事项： (1). 涂料的粘结力：涂料应具有一定的粘附强度，能牢固地粘附在金属型的表面上， 在充型时铝液的冲刷和剧烈的温度变化下不开裂，不脱落； (2). 涂料的颗粒度：涂料的颗粒度越细，铸件的表面越光洁，脱模阻力越小，但涂 料的排气性差； (3). 涂料的流动性：涂料 应有足够的流动
13、性，便于喷涂于型腔表面，或涂刷于型腔 表面； (4). 涂料的导热性：根据工艺要求，往往型腔表面的不同部位喷不同的涂料，调节 铸件的顺序凝固； (5). 涂料的配比： 39#涂料；一份 39#原液加 4 份水，将涂料和水加入搅拌桶搅拌 8?10 分钟。 34#涂料：一份 34#原液 3 份水，将涂料和水按比例加入搅拌桶，搅拌 8?10 分钟。 如图 2 所示。 涂料的配比应注意如下事项： . 配制好的涂料使用时间不超过 8 小时。 . 涂料稀释的浓度需要在实践中积累。涂料太浓，涂层容易 喷厚，表面粗糙和结 疤。涂料太稀，型腔不容易上涂料。以广州必达新技术研究有限公司的涂料为例， DY05（ 3
14、4#）涂料稀释至波美度 20?30 为宜； DY08（ 39#）涂料稀释至波美度 25?28 为宜。 7. 模具的预热和喷涂 将准备好的模具送入加热炉内进行加热至 350?400 ，保温 3 小时以上，然后再进 行喷涂操作。模具从炉中取出来，用砂纸或钢丝刷清理干净型腔表面的烟尘脏物，然后 用风枪喷净模具表面的灰尘。 喷涂料的时候要求模具温度范围在 180?250 之间，不能低于 170 ；如果模 具温 度较低，水份不容易挥发，涂料易积水，涂料的粘附力差，涂料易脱落，影响铸件质量。 如图 4 所示。 图 3 模具的预热 图 4 喷涂料 除涂料的成份外，喷涂的方法也很重要，喷涂方法是否恰当，对涂层质量产生影响，进而也影响铸件质量和铸件合格率。喷涂料的喷枪咀距喷涂表面距离 230 ?，喷咀太 近，涂料容易堆积，涂层易积水，喷嘴太远，涂料粘结不牢。涂层最好是 3?5 层叠加式 的薄层组成，而不是 1?2 层厚涂料组成，通常情况下，涂层的厚度为 0.07?0.2 ?。喷涂 时一定要平稳，要成雾状，不断的移 动，不能喷一喷停一停。 上、下、侧模先用 39#涂料作为底层涂料， 34#涂料作为面层涂料起主要保温作用，上模由内到外，侧模由下到上，按照顺序凝固的要求控制厚度，一般距离浇口越远的部 位涂料的厚度越薄。下模无特殊要求不允许喷 34#涂料。 1.6 开机前的准备工作
